面内方向、面外方向とは何か？

この記事の要点

面内方向とは検討している架構面（フレーム面）と平行な方向、面外方向はそれに直交する方向であり、同じ部材でも作用する力の方向によって検討すべき応力や変形が異なる。壁や床スラブには面外方向の風圧力・地震力が作用する場合があり、面内と面外を区別しないと設計の見落としにつながります。

この記事では、面内方向、面外方向とは何かを整理します。

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面内方向と面外方向建築用語で面内と面外という言葉があります。主に構造設計で用いる言葉ですが、一般の方には馴染みが少ないかもしれません。

面内方向とは一体どこを向いているのか？　面外方向とは何向きなのか、今回は面内方向と面外方向の違いや、そもそも何か？ということを説明します。

例えばどんな時に使用するのか？

構造設計では面内、面外という言葉を多く聞きます。例えば、

『この梁は面外方向に力を受けるから注意して』とか、『面内のせん断力を処理する』とか。

※例えば、地震力や風圧力が面外方向の力として作用します。地震力、風圧力の意味は下記をご覧ください。

なぜ、こんな言葉を使い分けるのか？　そもそも構造設計は昔、平面ごとに部材を設計していました。例えばＸ方向のフレームを取り出して構造計算し、Ｙ方向にあるフレームを取り出して、別々に計算したのです。

しかし、Ｘ方向フレームには、その面に対して直交に風圧力が作用することもあります。ですから、計算している面とは別の方向に力が作用する場合、それを定義する必要があるのです。※フレームの意味は、下記が参考になります。

今、Ｘ１通りのフレームの検討を行っているとします。面内というのは、今まさに計算しているＸ１通りの面のことです。

また、Ｘ通りに関する面内フレームとは、Ｘ通りに配置されているフレームのことです。同じく、Ｙ通りに関する面内フレームは、Ｙ通りに配置されているフレームです。

これを一言で言えば、考えている面の水平方向のことです。※水平の意味は下記が参考になります。

例えば、スラブでも面内を使いますが、これは、スラブ面との水平方向と考えれば理解が早いでしょう。

逆に面外は、考えている面との直交方向を意味します。いまＸ方向フレームを考えていて、その面外はＹ方向のことです。

Ｙ方向の面外はＸ方向です。スラブの面外は、Ｚ方向（階数の方向）を意味しています。

※直交の意味は下記をご覧ください。

混同しやすい用語

「面内（in-plane）」と「面外（out-of-plane）」

面内方向は壁・板・ブレースなどが自身の面内にある方向の力や変形を受けること。面内では剛性が高い。

「面内力」と「面外力（曲げ）」

面内力は壁・スラブが面内に受ける圧縮・せん断力。面外力は板・壁が面に垂直な方向（風圧力など）に受ける曲げ力。同じ部材でも面内・面外で異なる耐力・剛性を持つ。

面内方向と面外方向を整理した表を示します。